5 دقیقه
تصور کنید یک رایانه به اندازه کف دست که میتواند ترابایتها داده حسگرها را بکاود، در لحظه تشخیص دهد کدام تصاویر مهماند و بدون انتظار برای پاسخ زمین فرود را هدایت کند. کوچک. بیصدا. بسیار کارآمد. این همان وعدهای است که پشت آخرین تراشه محاسبات پرتوان فضایی ناسا (HPSC) قرار دارد.
ماموریتهای طولانی به ماه، مریخ و فراتر، فضاپیماها را از محدوده پاسخگویی سریع بیرون میبرند. تأخیر رادیویی از چند ثانیه به دقیقه و حتی ساعت افزایش مییابد. اپراتورهای انسانی ضروریاند، اما نمیتوانند برای هر تصمیم لحظهای در حلقه باشند. بنابراین مهندسان به ماشینها میآموزند بار بیشتری را بر دوش بگیرند. HPSC گام بنیادی اول است: یک سیستم-روی-تراشه مقاوم در برابر تابش، ساختهشده برای زندگی در فضای عمیق و برای بارهای کاری هوش مصنوعی در لحظه که اکتشاف مدرن نیاز دارد.
این تراشه در چارچوب برنامه توسعه تحولآفرین ناسا و با همکاری شرکت Microchip Technology Inc. ساخته شده و CPUها، شبکهبندی پیشرفته، حافظه و موتورهای جریانداده اختصاصی را روی یک دیعِ واحد قرار داده است. به هوش گوشیهای هوشمند فکر کنید، اما تقویتشده برای دههها قرارگیری در معرض تابش، نوسانهای دمایی و تکانهای شدید پرتاب. طراحان همچنین محاسبات برداری مقیاسپذیر و پردازش جریانداده هوش مصنوعی را اضافه کردهاند تا تراشه بتواند استنتاج انجام دهد، تلهمتری پرصدا را فیلتر کند و دادههایی را که دانشمندان روی زمین واقعاً نیاز دارند اولویتبندی کند.
دوام قابل مذاکره نبود. فضا گذشتپذیر نیست. ذرات پرانرژی خورشید و اشعههای کیهانی میتوانند بیتها را معکوس کرده و محاسبات را خراب کنند. سرما میتواند الکترونیک را کند کند. لرزشها و ضربههای پرتاب میتوانند قطعات حساس را بشکنند. برای اثبات اینکه HPSC صرفاً یک طراحی هوشمندانه نیست، آزمایشگاه پیشرانه جت (JPL) آن را از طریق مجموعهای از آزمونهای فشاری، بمباران تابشی، چرخههای حرارتی، شوک و آزمایشهای عملکردی که بدترین سناریوهای فرود واقعی را بازپخش میکنند، گذرانده است.
نتایج تاکنون چشمگیر بودهاند. در طول آزمونهای اولیه در آزمایشگاه پیشرانه جت که از فوریه آغاز شد، مهندسان گزارش دادند که بهبود عملکرد بسیار فراتر از پیشرفتهای جزیی بوده است. در مقایسه با پردازندههای مقاوم در برابر تابشی که هماکنون در فضا پرواز میکنند، آزمایشهای رودررو JPL نشان دادهاند HPSC برای برخی بارهای کاری صدها برابر سریعتر عمل میکند. جایی که تراشههای قدیمی کند میشوند، این تراشه جدید تصاویر و جریانهای حسگر را که در غیر این صورت به سختافزار اختصاصی زمینی نیاز داشتند، بهسرعت پردازش میکند.
سرعت اما تنها نیمی از داستان است. توان همهچیز در فضاست. HPSC بهگونهای طراحی شده تا انعطافپذیر باشد: هستهها و شتابدهندهها را میتوان محدود کرد، در حالت خواب قرار داد یا بهطور کامل خاموش کرد وقتی لازم نباشند. این سازگاری به طراحان مأموریت اجازه میدهد بودجههای انرژی را در برابر نیاز محاسباتی متعادل کنند، امری ضروری برای فرودگرها، مریخنوردها و محلهای سکونتی که تحمل هدررفت توان را ندارند.
همچنین منافع عملیاتی وجود دارد. اجتناب خودکار از خطرات در طول نزول. انتخاب درونسفینهای اهداف با ارزش علمی. فشردهسازی و دستهبندی دادهها در زمان واقعی پیش از ارسالهای طولانی و پرهزینه به زمین. این قابلیتها میتوانند بهطور چشمگیری بازده علمی را افزایش دهند و بار برنامهریزان مأموریت روی زمین را کاهش دهند.
مهندسان JPL درباره کار پیش رو رک و راست هستند. صدور گواهی برای پرواز فضایی قوانین دقیقی دارد. فناوریای که از آزمایشهای آزمایشگاهی جان سالم به در میبرد، هنوز باید سالها در یک فضاپیما دوام بیاورد، میلیونها کیلومتر دورتر از بیسهای تعمیر. اما آزمایشهای HPSC یک نقطه عطف بزرگ هستند و نشانهای از تغییر در نگرش ناسا نسبت به محاسبات مأموریتیاند. اگر این تراشهها از مانعهای باقیمانده عبور کنند، تنها سرعت محاسبات را افزایش نمیدهند، دامنهٔ کارهایی را که میتوانیم از فضاپیماها بخواهیم بهطور خودکار گسترش میدهند.
پس وقتی مریخنورد یا مدارگرد بعدی پرتاب میشود، ممکن است نه تنها دوربین و مته حمل کند، بلکه یک مغز کوچک و تقویتشده نیز داشته باشد که قادر است لحظات مناسب برای اقدام را خود انتخاب کند و با کشفیاتی ما را شگفتزده سازد که بدون تماس تلفنی با زمین انجام شدهاند.
منبع: sciencealert
ارسال نظر